6月底，法國(guó)、西班牙、比利時(shí)等多個(gè)歐洲國(guó)家經(jīng)歷了罕見(jiàn)的高溫，法國(guó)南部地區(qū)創(chuàng)下了45.9攝氏度的高溫紀(jì)錄。世界天氣歸因組織（World Weather Attribution）對(duì)這次熱浪進(jìn)行快速評(píng)估后發(fā)現(xiàn)，氣候變化讓上周歐洲熱浪的發(fā)生概率提高了至少五倍。[1]

這已經(jīng)不是第一次這個(gè)專注于研究“氣候變化與某次極端事件的關(guān)聯(lián)”的機(jī)構(gòu)發(fā)出這樣的結(jié)果聲明了。2018年，當(dāng)席卷北半球的熱浪使得北極圈內(nèi)出現(xiàn)30攝氏度高溫時(shí)，“世界天氣歸因組織”與英國(guó)牛津大學(xué)合作發(fā)表報(bào)告指出，由人類活動(dòng)導(dǎo)致的氣候變化讓2018年歐洲熱浪的發(fā)生可能性增加了1倍以上。[2]

中國(guó)氣象局近期發(fā)布的中國(guó)氣候變化藍(lán)皮書(shū)（2019）指出，從1951到2018年的年平均氣溫每十年升高0.24攝氏度，極端高溫事件在20世紀(jì)90年代中期之后明顯增多。

圖片來(lái)源：中國(guó)氣候變化藍(lán)皮書(shū)（2019）

一直以來(lái)，當(dāng)人們?cè)庥龅綐O端天氣的侵襲時(shí)，一種被廣泛認(rèn)可的說(shuō)法是，“極端天氣事件的增多和加劇與溫室氣體濃度上升導(dǎo)致的氣候變化是有關(guān)聯(lián)的“，這是一種趨勢(shì)性的結(jié)論。但長(zhǎng)久以來(lái)，要較為準(zhǔn)確的斷言某一個(gè)天氣事件與氣候變化的關(guān)系是困難的。不過(guò)近年來(lái)，隨著“氣候歸因”科學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們已經(jīng)可以針對(duì)近期發(fā)生的極端天氣事件，特別是極端的溫度事件（如酷熱、極寒天氣）進(jìn)行可靠的評(píng)估。

什么是”氣候歸因”（Climate Attribution）？

氣候變化的歸因研究（Attribution of climate change），或稱“氣候歸因科學(xué)”，被定義為“利用統(tǒng)計(jì)上的置信區(qū)間（confidence interval)，對(duì)造成某個(gè)天氣事件的多個(gè)因素進(jìn)行分析，來(lái)評(píng)估這些因素對(duì)造成這一天氣事件分別起了多大的作用。“[3] 歸因研究是當(dāng)前評(píng)估全球變暖帶來(lái)的極端天氣風(fēng)險(xiǎn)的重要手段之一。

科學(xué)家們通過(guò)對(duì)比不同條件下出現(xiàn)極端天氣現(xiàn)象的概率變化，模擬單一因素對(duì)極端天氣的作用。例如，如果想要了解人類活動(dòng)究竟與歐洲某地夏天的極端高溫頻發(fā)是否有關(guān)、以及有多大關(guān)系，研究者們會(huì)利用模型計(jì)算出兩種概率，第一種是正常情況下該地出現(xiàn)極端高溫的概率，第二種是排除所有人為因素之后該區(qū)域出現(xiàn)極端高溫的概率，這二者之間的比值（或相對(duì)比值）就會(huì)成為判定人為因素影響的基礎(chǔ)。

目前氣候歸因研究的常用模型有四種：

第一種是包含多種環(huán)流系統(tǒng)的耦合模型（Coupled Model Approaches）[4]。這種氣候模型的模擬最為復(fù)雜全面，通常不僅包括大氣、海洋和陸地環(huán)流，還包括有機(jī)物的循環(huán)及化學(xué)過(guò)程。同所有歸因研究的原理類似，耦合模型會(huì)計(jì)算出“現(xiàn)實(shí)世界”和“自然世界”這兩種情境下極端天氣事件發(fā)生概率的比率。這種模型通常被用于極端天氣現(xiàn)象發(fā)生后的快速評(píng)估，英國(guó)氣象局在2014年就曾利用耦合模型發(fā)布過(guò)一份氣候歸因研究結(jié)果，認(rèn)為研究有90%的把握可以證明，人類活動(dòng)使英國(guó)中部出現(xiàn)極端高溫的可能性增加了13倍。

氣候歸因研究的第二種方法主要利用包括觀測(cè)到的海平面溫度的大氣環(huán)流模型（Sea Surface Temperature Forced Atmosphere Only Model Approaches）模擬“真實(shí)”世界情境，與反事實(shí)的不包含人類活動(dòng)影響的“自然”世界情境作對(duì)比。其中，大多數(shù)采用這種方法的研究會(huì)用同時(shí)包含人為因素和自然因素的“歷史”海溫情境減去僅包含自然作用力的“自然”情境，以得出排除自然因素后的變暖趨勢(shì)。2019年6月，日本氣象學(xué)家收集了近55年的氣象數(shù)據(jù)，對(duì)2018年席卷日本的高溫?zé)崂诉M(jìn)行氣候歸因研究，結(jié)論為：如果沒(méi)有全球變暖的影響，2018年夏季在日本爆發(fā)的極端高溫天氣根本不會(huì)發(fā)生。[5]

第三種歸因分析方法是類比分析（Analogue-Based Approaches）。研究者通過(guò)觀察極端天氣發(fā)生時(shí)的環(huán)流特征，選擇具有相同大氣環(huán)流特征但發(fā)生在不同時(shí)段的極端天氣事件進(jìn)行對(duì)比，從而剝離出一段時(shí)間內(nèi)人類活動(dòng)的影響。

研究者還會(huì)采用實(shí)證分析法（Empirical Approaches）來(lái)判斷影響極端天氣發(fā)生頻率的因素。例如，通過(guò)分析現(xiàn)有的氣象記錄，研究者將極端高溫累計(jì)天數(shù)與全球平均氣溫掛鉤，把降水量和大氣變暖趨勢(shì)掛鉤，對(duì)一些特定時(shí)間段的研究表明，在全球變暖的條件下全球各地出現(xiàn)極端高溫的次數(shù)是過(guò)去的五倍，出現(xiàn)極端降水的概率提高了12%，同時(shí)，18%的極端降水和75%的極端高溫與全球變暖有直接聯(lián)系。[6]

通過(guò)氣候歸因研究，科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)，全球變暖提高了極端天氣的發(fā)生概率，擴(kuò)大了極端天氣的影響范圍，一些研究甚至得出這樣的結(jié)論：如果不是人類活動(dòng)造成的氣候變化，許多極端天氣事件甚至不會(huì)發(fā)生。

氣候歸因科學(xué)發(fā)展的標(biāo)志性成果與近期發(fā)現(xiàn)

2003年，一場(chǎng)極端熱浪席卷歐洲，造成超過(guò)7萬(wàn)人死亡。正是從這一年開(kāi)始，人們意識(shí)到個(gè)別天氣事件可能與整個(gè)氣候變化有關(guān)。牛津大學(xué)地理系統(tǒng)學(xué)教授邁爾斯·阿倫（Myles Allen）由此提出了事件歸因的概念，并認(rèn)為人類有可能計(jì)算出因氣候變化而導(dǎo)致特定天氣事件的風(fēng)險(xiǎn)累計(jì)程度。2004年，英國(guó)氣象局的研究人員與牛津大學(xué)的戴西·斯通（Daithi Stone）合作，共同在《自然》雜志上發(fā)表了一篇論文。該論文表明，人類引起的氣候變化很可能會(huì)使類似于2003年熱浪天氣的風(fēng)險(xiǎn)增加一倍以上 [7]。該研究被認(rèn)為是氣候歸因科學(xué)的開(kāi)始。

2018年初夏，法國(guó)中北部連日大雨引發(fā)山洪，給當(dāng)?shù)卦斐闪顺^(guò)10億歐元的經(jīng)濟(jì)損失。法國(guó)研究者結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合多種歸因模型，計(jì)算出在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)，全球氣候變暖讓法國(guó)塞納河流域出現(xiàn)極端降雨的概率提高了2.2倍，人類活動(dòng)的影響還可能在不遠(yuǎn)的將來(lái)愈演愈烈。[8]

2018年夏天，歐洲再次經(jīng)歷熱浪。牛津大學(xué)與“世界天氣歸因聯(lián)盟”的研究人員把位于歐洲北部的7個(gè)氣象站自2018年5月以來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)與歷史記錄進(jìn)行比較，并代入相關(guān)歸因模型。數(shù)據(jù)顯示，這些觀測(cè)站記錄的連續(xù)三天平均最高氣溫處于歷史最高點(diǎn)，全球變暖使這些地區(qū)出現(xiàn)極端高溫的幾率提高了至少兩倍。[9] 在人類活動(dòng)的影響下，未來(lái)歐洲的極端高溫天氣將越來(lái)越常見(jiàn)。

在2019年5月發(fā)布于日本氣象學(xué)會(huì) SOLA 期刊的一篇論文里，，日本氣象學(xué)家對(duì)2018年7月席卷日本的高溫?zé)崂诉M(jìn)行了歸因研究。日本氣象學(xué)家收集了近55年的氣象數(shù)據(jù)（JRA-55），結(jié)合歷史海溫?cái)?shù)據(jù)、海冰厚度數(shù)據(jù)、歷史人類活動(dòng)記錄和其他自然影響因素，分別模擬出從1951年至今，RCP4.5情境（IPCC第五次報(bào)告中提出的碳排放濃度路徑之一）下受到極端高溫影響的區(qū)域，和以1850年碳排放量為基準(zhǔn)、其他因素保持一致的極端高溫影響區(qū)域，最終得出結(jié)論：如果沒(méi)有全球變暖的影響，類似18年夏季在日本爆發(fā)的極端高溫天氣根本不會(huì)發(fā)生。而一旦全球變暖突破2攝氏度，日本每年的極端高溫天數(shù)將會(huì)是現(xiàn)在的1.8倍。[10]

在中國(guó)，由中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心研究人員帶領(lǐng)的研究表明，自1950年以來(lái)，人類活動(dòng)因素使2013年中國(guó)東部的極端高溫天氣的出現(xiàn)概率提高了60倍。該研究還預(yù)測(cè)今后極端天氣事件在中國(guó)會(huì)越來(lái)越頻繁。[11] 2017年的另一項(xiàng)來(lái)自中國(guó)的相關(guān)研究則認(rèn)為，即使是在RCP4.5（中等碳排放路徑）情境下，人為因素也將增加人類在21世紀(jì)末面臨最強(qiáng)熱浪沖擊的風(fēng)險(xiǎn)，這可能會(huì)導(dǎo)致中國(guó)一半以上的地區(qū)遭受從未有過(guò)的極端高溫，這一概率將是過(guò)去的十倍。[12]

需要注意的是，目前的氣候歸因研究還需要更準(zhǔn)確全面的數(shù)據(jù)，以排除歸因模型邊界條件的不確定性。同時(shí)，特殊的氣候條件，譬如副熱帶高壓系統(tǒng)和拉尼娜現(xiàn)象都有可能對(duì)歸因研究的結(jié)果帶來(lái)一定程度的影響。采用不同的歸因分析模型也有可能導(dǎo)致歸因結(jié)果有所出入。但是，一旦氣候歸因研究的主要結(jié)論被采信，就可以部分彌合普通公眾與全球變暖乃至氣候科學(xué)之間的距離，從而敦促各國(guó)政府制定更加強(qiáng)有力的減排政策，消除人類活動(dòng)對(duì)氣候系統(tǒng)的影響，以應(yīng)對(duì)氣候變化帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

本文由致力于環(huán)境問(wèn)題的獨(dú)立非營(yíng)利組織中外對(duì)話供稿。